PLAN DE ESTUDIOS 1996

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1 Ríos Rosas, MADRID. UNIVERSIDAD POLITÉCNICA DE MADRID ESCUELA TÉCNICA SUPERIOR DE INGENIEROS DE MINAS DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA DE MATERIALES PROGRAMA DE LA ASIGNATURA MECÁNICA DE FLUIDOS Curso : 3º Créditos totales Cuatrimestre : 2º Teóricos : 3,2 Carácter : Obligatoria Prácticos : 3,3 PLAN DE ESTUDIOS 1996 Edición 1:

2 Pág. 1 de 4 MECÁNICA DE FLUIDOS: PROGRAMA a) OBJETIVOS Y CONTENIDOS BLOQUE 1: Propiedades básicas de los fluidos y análisis dimensional 1.1 Conocer las propiedades más importantes de los fluidos y las ecuaciones de Navier-Stokes. 1.2 Conocer y aplicar la teoría de modelos y los parámetros adimensionales más importantes. 1.1: PROPIEDADES BÁSICAS - Continuidad, homogeneidad, isotropía, densidad, compresibilidad, viscosidad, tensión superficial y capilaridad. 1.2: COMPORTAMIENTO CONSTITUTIVO - Sólidos elásticos y fluidos newtonianos. 1.3: ANÁLISIS DIMENSIONAL - Análisis dimensional, teorema de π y semejanzas. BLOQUE 2: Cinemática y estática de fluidos 2.1 Conocer las definiciones geométricas de la cinemática. 2.2 Conocer y aplicar la ecuación de la continuidad y el teorema de arrastre de Reynolds. 2.3 Conocer los movimientos más característicos de los fluidos. 2.4 Comprender y aplicar las ecuaciones de la estática de fluidos, en especial en el cálculo de empujes. 2.1: CINEMÁTICA - Sistemas de referencia y concepto de derivada - Líneas de corriente, trayectorias, líneas de traza y superficies fluidas - Caudal y continuidad - Teorema de arrastre de Reynolds

3 Pág. 2 de 4 - Movimiento solenoidal, irrotacional, armónico y plano 2.2: ESTÁTICA - Ecuaciones generales de la estática - Empuje de líquidos sobre diversas superficies - Equilibrio de un sólido sumergido y subpresión - Equilibrio de un sólido flotante BLOQUE 3: Dinámica de fluidos 3.1 Conocer y aplicar las ecuaciones de la dinámica de fluidos en particular las de conservación de la energía y cantidad de movimiento. 3.2 Conocer y aplicar movimientos laminares más importantes. 3.3 Comprender y utilizar el concepto de capa límite y la interacción sólido-fluido. 3.4 Comprender las ecuaciones de Reynolds y la longitud de mezcla de Prandtl. 3.1: DINÁMICA DE FLUIDOS PERFECTOS - Ecuaciones fundamentales - Potencial de aceleraciones y teoremas de Kelvin, Lagrange y Bernouilli - Fórmula de Torricelli, sifón y tubos de medida - Potencia de una corriente - Generalización de Bernouilli a un líquido real - Conservación de la cantidad de movimiento y el momento cinético - Umbral en la solera de un canal - Aplicaciones a umbrales, ensanchamientos, boquillas y cálculo de reacciones 3.2: DINÁMICA DE FLUIDOS REALES - Movimiento laminar y turbulento y explicación física - Movimiento entre placas fijas paralelas - Movimientos de Poiseuille, Couette y entre placas fijas paralelas - Movimientos muy lentos. Fórmula de Stokes - Características y ecuaciones de la capa límite. Separación y estela - Fuerzas de arrastre y sustentación - Tensiones y ecuaciones de Reynolds - La longitud de mezcla de Prandtl

4 Pág. 3 de 4 BLOQUE 4: Conducciones y turbomáquinas 4.1 Conocer y aplicar el movimiento de fluidos en tuberías y canales. 4.2 Conocer y aplicar el funcionamiento de turbomáquinas. 4.1: MOVIMIENTO EN TUBERÍAS - Relación entre el cortante y la pendiente motriz - Coeficiente de fricción de Darcy-Weisbach - Tuberías lisas, intermedias y rugosas 4.2: MOVIMIENTO EN CAUCES ABIERTOS - Velocidad de propagación de ondas - Movimiento uniforme y secciones óptimas - Energía específica y resalto hidráulico - Movimiento gradualmente variado y curvas de remanso - Vertederos y aforos - Ondas de avenida 4.3: TURBOMÁQUINAS - Elementos principales y diagramas de velocidades en turbomáquinas - Ecuación de Euler y diagrama de transformación de energía - Potencias y rendimientos en bombas y turbinas - Influencia de la forma de los álabes. Grado de reacción - Características teóricas y curvas reales - Curvas en concha o colina de rendimientos - Característica de la tubería y punto de funcionamiento - Inestabilidad, regulación y acoplamiento de bombas - Cavitación - Alturas disponible y de aspiración - Invariantes de Rateau, funcionamiento semejante y velocidad específica BLOQUE 5: Movimiento transitorio 5.1 Conocer los conceptos básicos del movimiento transitorio y aplicarlos a las oscilaciones de líquidos en tubos y al golpe de ariete 5.1: MOVIMIENTO TRANSITORIO - Oscilaciones de un líquido en un tubo sin y con viscosidad - Golpe de ariete. Descripción, ecuaciones y resolución

5 Pág. 4 de 4 b) BIBLIOGRAFÍA: BÁSICA: - MARTÍ, J. y MAYORAL, F Mecánica de Fluidos. Apuntes de la asignatura. - MATAIX, C Turbomáquinas hidráulicas. ICAI. - STREETER, V. L. y WYLE, E. B Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill. - WHITE, F. M Mecánica de Fluidos. McGraw-Hill. COMPLEMENTARIA: - DAVIS, C.V. y SORENSEN, K. E., Handbook of Applied Hydraulics, McGraw-Hill. - DUNCAN, W. J., THOM, A. S. y YOUNG, A. D., Mechanics of fluids. Edward Arnold. - EVETT, J.B. y LIU, M. S., Fluid Mechanics and Hydraulics. Schaum=s. Mc Graw-Hill. - LEVI, E., The Science of Water. ASCE. c) PRÁCTICAS EN GRUPOS REDUCIDOS N1 de prácticas por curso y alumno: 2 N1 de alumnos por grupo: 10 Relación de contenidos: Lugar de realización: - Pérdidas de carga en tuberías. Laboratorio. - Curvas características de turbobombas hidráulicas. Laboratorio. d) PROCEDIMIENTO DE EVALUACIÓN Consistirá en ejercicios teóricos y resolución de problemas; la teoría y los problemas tienen cada uno la mitad de la puntuación total.